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一种新型直流电源监控系统的设计
        来源:        作者:        发表时间:2014-11-21        阅读次数:551次

核心提示:一款无人职守的智能直流电源监控系统,阐述了综合监控模块、电池巡检模块和绝缘监测模块。该系统采用分散控制、集中管理的模块化方式,能自动检测直流电源系统的各种数据,并对系统故障进行实时监测及报警,实现蓄电池的智能管理,较好地满足无人值守变电站及配网自动化的需求

       1. 本直流电源监控系统采用集中管理,独立控制,主要适用于20~200AH单电单充系统,可实现24节电池巡检和30路支路绝缘监测。系统由综合监控模块、电池巡检模块、绝缘监测模块、充电模块以及上位机显示控制模块组成,其中电池巡检、绝缘检测通过RS485接口与综合监控模块联机。该直流电源监控系统采用集中一体式加扩展单元的组合结构,接线简单,安装方便。
      2.  综合监控模块
          综合监控模块是直流监控系统的神经中枢,其采用知名公司的真正工业级32位处理器作为主控芯片,能够最大限度地提高系统的可靠性和运行速度。综合监控模块经RS-485接口对其他模块进行集中管理控制[4]。其中电池巡检模块、绝缘监测模块分别将监测到的单体电池电压、温度及母线电压、支路绝缘电阻等信号通过RS485接口发送给综合监控模块。综合监控模块根据内部预先设定的报警值进行比较产生报警信号并记录报警的起始与结束时间。另外综合监控模块可根据电池组电流大小自动进行均、浮充管理,从而大大延长了蓄电池组的使用寿命。
       此外综合监控模块本身可监测8路系统开关量状态,三相交流输入电压、合母/控母的电压、电流以及母线绝缘状态。
    3 .电池巡检模块
              蓄电池作为备用电源与整个直流供电系统的可靠性密不可分,因此保证蓄电池的正常运行是整个直流电源系统的首要任务[5]。本文通过电池巡检模块对电池组中每节电池的端电压、电流、温度进行巡检,并将结果通过RS485总线传送给综合监控模块。若某一节蓄电池电压低于或高于指定值,则由综合监控模块发出报警指示,并自动进行必要的操作;若电池组电流过高,则指示充电模块停止充电;若电流过低,表明该蓄电池的性能变差或过度放电,则指示充电模块进行充电。从而能够对电池进行维护,延长电池使用寿命,确保系统安全可靠运行。本电池巡检模块最多可检测24节单体电池电压,可分别检测2、6、12V单体电池,测量精度为0.2%,
        在对单体电池电压进行测量时,因系统中蓄电池多采用串联结构,其输出电压高达250V,所以输入通道的多路转换是一个难点。目前常用的多路转换方法:电阻分压法和继电器隔离法。继电器隔离法操作简单,给每个电池配一个继电器,当要检测某节电池时,打开该继电器即可。控制继电器应使用译码器,保证任何时候只有一个继电器导通[6]。由于普通机械继电器的使用寿命有限(不超过10万次),远远不能满足蓄电池巡检装置的要求。所以选用了光继电器对每节电池进行隔离
 在电池巡检模块中,对每一节蓄电池配置一光继电器,由CPU控制其关段,正常情况下光继电器处于断开状态,当要对电池进行巡检时,每次只将一节电池接入采样电阻,然后将采样信号送入运算放大器最后再由电池巡检仪进行运算处理,从而得到蓄电池电压。
    4.绝缘监测模块
          直流电源系统的常见故障是一点接地,在一般情况下一点接地并不影响直流系统的运行,但如果不能迅速找到接地故障点并予以修复,又发生另一点接地故障就可能会发生最大事故,所以对直流系统绝缘状况进行实时监测,出现接地故障时及时排除是非常必要的[7-9]。
      本绝缘监测模块具有检测30路支路绝缘电阻的功能,测量精度为±0.3KΩ,同时还能检测母线(合母、控母和母线负)对地电压,测量误差为±0.4V。绝缘监测模块将监测到的对地电压值和对地电阻值通过RS485总线发送给综合监控模块,并由综合监控模块作出相应处理。

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